Πειραματική διερεύνηση της νευροπαθογένειας του χοίρειου ερπητοϊού 1 στο χοίρο

Abstract

Pseudorabies virus (PRV) is the causative agent for Aujeszky’s disease, an acute, frequently fatal disease that mainly affects pigs and incidentally other domestic and wild animals. While PRV is almost always fatal, causing neurological disease independently on the age in non-porcine species, the development of neurological manifestation in its host species, the pig, highly depends on the age. PRV has been eliminated nowadays from the domestic pigs of several countries in Europe and around the world due to the implementation of national eradication programs. However, it is still endemic in domestic pigs of many other countries, while the fact that PRV circulates in the population of wild boars worldwide, represents a constant danger for PRV-free pig populations. In the first section of this thesis, general information regarding PRV such as virus structure and properties, neuropathogenicity, epidemiology, clinical signs, lesions, and immune responses of the pig as a result of PRV infection are presented. This section ends up with definition of the objectives of the thesis. To confirm the importance of the disease in Greece, an extensive epidemiological study had been carried out throughout the country. Isolated Greek strains had been sequenced in order to compare them with the prototype strain used in this thesis. Subsequently, a more focused investigation on neuropathogenesis of PRV and specifically on the interactions of PRV with nerve structures and innate immunity within the nervous tissue of pigs throughout the first weeks of life had been performed. In the second section of the thesis, materials and methods used for the purposes of the study are presented.In the third section of the thesis, the results of this research are presented and discussed. In summary, the exposure of the farms to PRV was 28.6% being higher mainly in the northern part of Greece (Macedonia – Thrace). It’s worth mentioning that 100% of the infected farms were not applying hygienic/ biosecurity measures, while 75% of them were vaccinating against PRV.Two wild-type PRV strains, designated as Kolchis and Hercules strains, isolated from farms in the northern part of Greece during the epidemiological study had beed genetically investigated. We determined the genome sequences of these strains, by using high throughput sequencing methods. In this part of the thesis, we investigated the interactions of PRV with nervous tissues in young pigs of different ages. Urged by in vitro observations of De Regge et al., on primary porcine trigeminal ganglion nerve cell cultures, an attempt was made to investigate whether the degree of myelin insulation in the pig can be related with the outcome of virus invasion and spread, and the possible formation of presynaptic bouton-like varicosities. The results of this study showed that high developing nervous rate in the maxillary nerve (e.g. less developed axons and myelin sheaths) occuring in first weeks of life is well associated with increased neural invasion and spread of PRV in pigs. Moreover, the results showed that the role of synaptophysin-positive varicosities as PRV egress sites along axons may not be significant in vivo in the pig, at least for the selected euthanization time points. However, the interaction of PRV with the axons of the maxillary nerve appears to induce other early structural changes in the myelin sheath, that may serve as egress sites for PRV virions.In the final part of the thesis we tried to investigate the role of pig’s innate immunity with regard to PRV neuropathogenesis. For that reason, we calculated the amounts of two cytokines (IFN-α and IL-6) that play a key role in the non-specific immunity responses to herpesvirus infection. Data analysis showed that there are no significant differences regarding the IFN-α and IL-6 values among pigs of different ages, as well as among uninfected and infected pigs within the same age group. It was noteworthy that the presence of IFN-α had been confirmed not only in the infected pigs but also in the negative controls. The fact that the used animals had not been derived from SPF farms, increases the possibility that the used pigs were infected with other pathogens in the farm, which were able to induce the production of cytokines in the cells. However, in any case it was evident that the infection with PRV did not affect significantly the amounts of the produced IFN-α and IL-6. Further work is necessary to understand the role of non-specific immunity in the control of PRV infection.

Ο PRV αποτελεί τον αιτιολογικό παράγοντα της ψευδολύσσας, μιας οξείας και συχνά θανατηφόρου νόσου κυρίως του χοίρου. Ανήκει στην υποοικογένεια Alphaherpesvirinae του γένους Varicellovirus και παρά το γεγονός ότι έχει εξαλειφθεί από πολλές χώρες του κόσμου ως αποτέλεσμα της εφαρμογής προληπτικών μέτρων, συνεχίζει να αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για τη χοιροτροφία σε πολλά μέρη του πλανήτη. Ενώ η μόλυνση με τον PRV προκαλεί σχεδόν πάντα θανατηφόρο νόσο, χαρακτηριζόμενη κυρίως από νευρικά συμπτώματα, στα άλλα είδη των ζώων, η ένταση των προκαλούμενων νευρικών συμπτωμάτων στο χοίρο μειώνεται, όσο αυξάνει η ηλικία του ζώου (Kritas και συν., 1994). Στην παρούσα μελέτη αρχικά έγινε μία επιδημιολογική διερεύνηση της παρουσίας του ιού στους εκτρεφόμενους χοίρους της Ελλάδας. Για τον σκοπό αυτό εξετάστηκαν δείγματα ορού αίματος χοίρων διάφορων ηλικιακών ομάδων, από χοιροτροφικές μονάδες ολόκληρης της ελληνικής επικράτειας, ενώ έγινε προσπάθεια συσχέτισης της παρουσίας του ιού με παραμέτρους όπως η απόσταση μεταξύ των χοιροτροφικών μονάδων και η εφαρμογή ή όχι προληπτικών μέτρων υγιεινής. Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης επιδημιολογικής διερεύνησης, επιτεύχθηκε η απομόνωση δύο στελεχών του ιού, των οποίων οι αλληλουχίες των νουκλεοτιδίων αποκαλύφθηκαν με τη χρησιμοποίηση σύγχρονων μοριακών τεχνικών.Επίσης στο πλαίσιο της διατριβής διερευνήθηκε η αλληλεπίδραση του PRV με τμήματα του νευρικού συστήματος χοίρων διαφόρων ηλικιών. Πιο συγκεκριμένα, σε ένα πρώτο στάδιο μελετήθηκε η επίδραση της μορφολογίας του άνω γναθικού νεύρου και της μη ειδικής ανοσίας του οργανισμού στη διείσδυση και εξάπλωση του ιού στο νευρικό σύστημα του χοίρου, και επιπρόσθετα η επίδραση του ιού σε ορισμένες μορφομετρικές παραμέτρους του άνω γναθικού νεύρου (διάμετρος νευράξονα, πάχος μυελώδους ελύτρου) και στα επίπεδα της συναπτοφυσίνης, σε τμήματα του νευρικού συστήματος. Συμπερασματικά, στην παρούσα μελέτη διαπιστώθηκε η συσχέτιση ανάμεσα στη διαφοροποίηση του νευράξονα και του μυελώδους ελύτρου του άνω γναθικού νεύρου και τη μείωση της διείσδυσης και της εξάπλωσης του PRV, μέσω του νεύρου αυτού κατά τις πρώτες εβδομάδες ζωής του χοίρου. Όσον αφορά τον ρόλο της μη ειδικής ανοσίας, παρά το ότι φαίνεται πως ο ρόλος της στην άμυνα του οργανισμού, ως προς τη μόλυνση από τον PRV ενδεχομένως να μην είναι τόσο σημαντικός, εντούτοις χρήζει περαιτέρω διερεύνησης. Σε κάθε περίπτωση τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης προσθέτουν νέα στοιχεία όσον αφορά τη νευροπαθογένεια του PRV στο φυσικό του ξενιστή, το χοίρο, καθώς και γενικότερα στην παθογένεια των αλφαερπητοϊών.